水質(zhì)生物凈化工程-活性污泥法

§3.5曝氣與曝氣池活性污泥法是水體自凈的人工化，重要的人工措施之一是供氧和使活性污泥與污水充分接觸，這兩項(xiàng)任務(wù)是通過(guò)曝氣來(lái)實(shí)現(xiàn)的。一、曝氣的作用與方法作用：供氧、攪拌混合方法：鼓風(fēng)曝氣、機(jī)械曝氣、聯(lián)合曝氣（機(jī)械+鼓風(fēng)）§3.5二、曝氣原理（氧的轉(zhuǎn)移理論——雙膜理論）二、曝氣原理(氧的轉(zhuǎn)移原理)1、菲克（Fick）定律曝氣過(guò)程中空氣中的氧，從氣相傳遞到混合液的液相中，是一個(gè)傳質(zhì)過(guò)程，也是一個(gè)物質(zhì)擴(kuò)散過(guò)程。擴(kuò)散過(guò)程的基本規(guī)律可以用Fick定律加以概括，即vd=-DL（各參數(shù)含義見(jiàn)P.143）dCdX§3.5二、曝氣原理（續(xù)1）2、雙膜理論在曝氣過(guò)程中，氧分子通過(guò)氣、液界面由氣相轉(zhuǎn)移到液相，在界面的兩側(cè)存在著氣膜和液膜。氣體分子通過(guò)氣膜和液膜的理論——雙膜理論。（劉易斯和懷特曼1923年建立）①在氣、液兩相接觸的界面兩側(cè)存在著處于層流狀態(tài)的氣膜和液膜。②氧的轉(zhuǎn)移是氣體分子從氣相主體以分子擴(kuò)散通過(guò)氣膜和液膜進(jìn)入液相主體。氣液兩相的主體處于紊流狀態(tài)（濃度均勻），紊流擴(kuò)散的阻力要比層流雙膜擴(kuò)散的阻力小得多，傳質(zhì)的阻力集中在雙膜上。③在氣膜中存在氧的分壓梯度，在液膜中存在著氧的濃度梯度，它們是氧轉(zhuǎn)移的推動(dòng)力。④氧難溶于水，氧轉(zhuǎn)移決定性的阻力又集中在液膜上，通過(guò)液膜的轉(zhuǎn)移速率便是氧轉(zhuǎn)移過(guò)程的控制速率。界面氣界面氣相主體(紊)氣膜液膜液相主體(紊)(層)PgPiCsCXf液§3.5二、曝氣原理（續(xù)2）vd=（單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)單位界面面積的物質(zhì)數(shù)量——擴(kuò)散速度）dMdtA由上述Fick定律：=-DLdMdtAdCdX=-DLAdMdtdCdX液膜厚XfdCdX-=Cs-CXf=DLA=KLA(Cs-C)dMdtCs-CXf液膜的氧分子擴(kuò)散系數(shù)界面面積液膜厚度液體的飽和溶解氧濃度液體中實(shí)際的溶解氧濃度KL=（液膜的氧轉(zhuǎn)移系數(shù)）DLXf氧轉(zhuǎn)移速率§3.5二、曝氣原理（續(xù)3）==KL·(Cs–C)dMdt1VdCdtAV=KLα（Cs–C）氧的總轉(zhuǎn)移系數(shù)(KLα=KL·，KL=)AVDLXf=KLα（Cs–C）dCdt…※單位容積氧的轉(zhuǎn)移速率要↑：KLα↑：液相主體紊動(dòng)程度↑，Xf↓，加速氣、液界面更新，增大A。Cs↑：（提高氣相中的氧分壓，如純氧曝氣、深井曝氣等。）3、氧總轉(zhuǎn)移系數(shù)值的測(cè)定（做實(shí)驗(yàn)）（線性關(guān)系、點(diǎn)圖）dCdt§3.5三、影響氧轉(zhuǎn)移的因素1、水質(zhì)的影響（污水與清水不同）（上※式在清水下得到）

修正KLα→αKLα，α=（α=0.85）

Cs→βCs，β=（β=0.95）（清水）（污水）2、水溫的影響①對(duì)KLα：KLα(T℃)=KLα(20℃)×1.024(T-20)②對(duì)Cs：水溫↑，氧的溶解度Cs↓，Cs(T)↓。氧的轉(zhuǎn)移最不利條件一般出現(xiàn)在夏季高溫季節(jié)。KLα（污）KLα（清）Cs（污）Cs（清）§3.5三、影響氧轉(zhuǎn)移的因素（續(xù)1）3、氧的分壓影響Cs受氣壓影響，當(dāng)計(jì)算地點(diǎn)的氣壓不是1.013×105Pa（760mmHg）時(shí)，應(yīng)乘以壓力修正系數(shù)所在地區(qū)實(shí)際氣壓（Pa）1.013×105Paρ=§3.5三、影響氧轉(zhuǎn)移的因素（續(xù)2）==KLα（Cs–C）（1atm，20℃，清水）dMdt1VdCdtKLα（污）→αKLα（清）

Cs（污）→βCs（清）KLα(T℃)=KLα(20℃)×1.024(T-20)Cs（20℃）→Cs（T）大氣壓Cs→ρCs氣壓修正氧分壓分壓修正所在地區(qū)實(shí)際氣壓（Pa）1.013×105Paρ=污水非標(biāo)準(zhǔn)條件修正dMdt1VdCdt==αKLα（20℃）（β·ρ·Cs（T）–C）×1.024(T-20)§3.5四、氧轉(zhuǎn)移量與供氣量的計(jì)算$1、鼓風(fēng)曝氣池的氧轉(zhuǎn)移量曝氣管出口處的氣壓大于大氣壓力，而Cs1與Cs2值不等。計(jì)算時(shí)采用平均值，即：Csm=（Cs1+Cs2）12Cs1=Cs·Pb1.013×105（大氣壓的影響）Pb=P0+γH（Pa）=1.013×105+9.8×103·H（Pa）空氣HPobCs1Cs2§3.5四、氧轉(zhuǎn)移量與供氣量的計(jì)算（續(xù)1）Cs2=Cs·Ot21（氧分壓影響）Ot——水表面處氧的百分率（氣泡離開(kāi)池面時(shí)氧的百分率）（%）體積百分?jǐn)?shù)Ot=×100%21×(1–EA)79+21(1–EA)21：空氣中的含氧的百分率（%）[體積百分?jǐn)?shù)]EA：氧的轉(zhuǎn)移率——鼓風(fēng)曝氣轉(zhuǎn)移到液體中的氧占所供給氧的百分?jǐn)?shù)。§3.5四、、氧轉(zhuǎn)移量與供氣氣量的計(jì)算（續(xù)2）從而Csm=（（Cs1+Cs2）=（（+））Cs1212Pb1.013×105Ot21=Cs（+））Pb2.026×105Ot42考慮上述各種因素素及修正后，曝氣氣池中氧的轉(zhuǎn)移量量（單位時(shí)間）：：——氧轉(zhuǎn)移速率R==V·=V·αKLα（20℃））（β·ρ·Csm（T）–C）×1.024(T-20)dMdtdCdt（KgO2/h）（KgO2/h·m3）混合液氧濃度（mg/L）V——曝氣池池有效容積（R為單位時(shí)間內(nèi)內(nèi)可以轉(zhuǎn)移到曝氣氣池混合液中的氧氧量）KgO2/h§3.5四、、氧轉(zhuǎn)移量與供氣氣量的計(jì)算（續(xù)3）2、空氣量計(jì)算（（鼓風(fēng)曝氣法）單位時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)移到到標(biāo)準(zhǔn)脫氧清水的的氧量（20℃，，760mmHg，C=0,脫氧氧清水）為R0：R0=KLα（20℃））·Csm（20℃）·VR0RKLα（20℃））·Csm（20℃）·VαKLα（20℃））（β·ρ·Csm（T）–C）×1.024(T-20)·V=(非標(biāo)準(zhǔn))污水有R0Csm（20℃）·Rα（β·ρ·Csm（T）–C）×1.024(T-20)=§3.5四、、氧轉(zhuǎn)移量與供氣氣量的計(jì)算（續(xù)4）式中：R為污水中氧的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)移量，在穩(wěn)定狀狀態(tài)下，氧的轉(zhuǎn)移移速率應(yīng)等于微生生物細(xì)胞的需氧速速率?；蛘撸?jiǎn)挝晃粫r(shí)間的氧轉(zhuǎn)移量量等于微生物的需需氧量，即：O2=a′QSr+b′VXV=R（KgO2/h）需氧量(供氧之)氧轉(zhuǎn)移移量上列式中，α，ββ，ρ，Csm（20℃），Csm（T）可先確定?！?.5四、、氧轉(zhuǎn)移量與供氣氣量的計(jì)算（續(xù)5）根據(jù)脫氧清水實(shí)驗(yàn)驗(yàn)，可確定氧的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)移效率EA。EA=××100%R0SEA——氧的轉(zhuǎn)移效率率（%），為轉(zhuǎn)移移到水的氧量與供供氧量之比。S——供氧量（（Kg/h）S=Gs××21%×1.43=0.3Gs（Kg/h）氧比例氧容重（Kg/m3）供空氣量（m3/h）EA=R00.3GsGs=R00.3EA§3.5四、、氧轉(zhuǎn)移量與供氣氣量的計(jì)算（續(xù)6）鼓風(fēng)曝氣的空氣量量計(jì)算步驟如下：：①選擇曝氣設(shè)備或或空氣擴(kuò)散裝置，，確定EA（標(biāo)準(zhǔn)條件下）。。②計(jì)算需氧量O2=a′QSr+b′VXV=R③計(jì)算R0R0=……※④計(jì)算空氣量Csm（20℃）·Rα（β·ρ·Csm（T）–CL）×1.024(T-20)Gs=R00.3EA§3.5四、、氧轉(zhuǎn)移量與供氣氣量的計(jì)算（續(xù)7）3、機(jī)械曝氣的計(jì)計(jì)算對(duì)于機(jī)械曝氣，各各種葉輪在標(biāo)準(zhǔn)狀狀態(tài)下充氧量與葉葉輪直徑、線速度度的關(guān)系，是通過(guò)過(guò)脫氧清水的曝氣氣試驗(yàn)而測(cè)得的。。①例如，泵型葉輪輪的充氧量公式：：Qs=0.379v2.8·D1.88·KQs——在標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的脫氧氧清水中的充氧量量（Kg/h）（即R0）Qs=R0（R0見(jiàn)上※式）v——葉輪線線速度（m/s））D——葉輪直徑徑（m），K———池型修正系數(shù)數(shù)（手冊(cè)5P.266T.6–7）§3.5四、、氧轉(zhuǎn)移量與供氣氣量的計(jì)算（續(xù)8）②平板葉輪P.611-612附錄7，8R0~DN葉~D平板葉輪D（m）R0（KgO2/h）N葉（Kw）Qs=R0v=4.5m/s§3.5五五、曝氣設(shè)備的的選擇小曝氣設(shè)備鼓鼓風(fēng)曝氣：：加壓設(shè)備→送送氣管路→布?xì)鈿庠O(shè)備中中氣氣泡大機(jī)械曝氣：葉輪輪（泵型、平板板、K型、倒傘傘型），轉(zhuǎn)刷，，轉(zhuǎn)碟幾個(gè)指標(biāo)：①動(dòng)力效率EP（KgO2/Kw·h）——每消消耗1Kw··h（度）電電能轉(zhuǎn)移到混合合液中的氧量量。②氧的轉(zhuǎn)移（利利用）效率EA（%）——轉(zhuǎn)移移到混合液中氧氧量與供氧量之之比（%）<對(duì)對(duì)鼓風(fēng)曝氣>③充氧能力EL（KgO2/h）——葉葉輪在單位時(shí)時(shí)間內(nèi)可轉(zhuǎn)移到到混合液中的氧氧量（機(jī)械曝氣氣）§3.5五五、曝氣設(shè)備的的選擇（續(xù)1））㈠鼓風(fēng)曝氣加壓設(shè)備：鼓風(fēng)風(fēng)機(jī)（回轉(zhuǎn)式，，離心式），空空壓機(jī)布?xì)庠O(shè)備小小氣泡（擴(kuò)擴(kuò)散板、擴(kuò)散管管、擴(kuò)散盤），，微孔曝氣（曝曝氣頭、曝氣管）中氣泡（穿孔管管）大氣泡（豎管））§3.5五五、曝氣設(shè)備的的選擇（續(xù)2））1、小(微)氣氣泡型⑴用微孔材料（（陶瓷、塑料等等）制成的散氣氣板、散氣箱、、散氣管和散氣氣盤等。(P.151-153各種擴(kuò)散散板、管和盤等等)EP=2KgO2/Kw·h⑵微孔曝氣EP↑d＜200μm微氣泡（微孔曝曝氣）,防堵（（內(nèi)堵、外堵））,(橡膠材料料)§3.5五五、曝氣設(shè)備的的選擇（續(xù)3））2、中氣泡型⑴穿孔管曝氣（（中氣泡,P.154,Fig.4-54⑵網(wǎng)狀膜空氣擴(kuò)擴(kuò)散裝置P.154Fig4–55此外：3、水力剪切式式空氣擴(kuò)散裝置置倒盆盆式(P.154,Fig.4-56)固定螺旋空氣擴(kuò)擴(kuò)散裝置(P.155)金山Ⅰ型空氣擴(kuò)擴(kuò)散裝置(P.156)4、水力沖擊式式(Fig4–61,Fig4–62)5、水下空氣擴(kuò)擴(kuò)散裝置(Fig4–63,Fig4––64,Fig4––65)§3.5五五、曝氣設(shè)備的的選擇（續(xù)4））㈡機(jī)械曝氣1、曝氣葉輪：：通常安裝在池池的表面，使空空氣中的氧，通通過(guò)葉輪的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)，使氧溶于水水中，并使活性性污泥處于懸浮浮狀態(tài)。充氧原理：①①葉輪的的提水和輸水作作用，界面不斷斷更新。②水躍卷進(jìn)空氣氣。③葉輪后側(cè)形成成負(fù)壓，吸入空空氣。型式:泵形形(P.158),K形,倒傘形,平平板形(P.159-160)2、曝氣轉(zhuǎn)刷(P.161)3、曝氣轉(zhuǎn)碟§3.5六六、曝氣池的類類型與構(gòu)造㈠分類1、按混合液流流型分：推流式式、完全混合式式、循環(huán)式。2、按平面形狀狀分：廊道形、、圓形、方形、、環(huán)狀跑道形。。3、按曝氣方法法分：鼓風(fēng)曝氣氣、機(jī)械曝氣、、聯(lián)合曝氣。4、按與沉淀池池關(guān)系分：分建建式、合建式。?！?.5六六、曝氣池的類類型與構(gòu)造（續(xù)續(xù)1）㈡推流式1、平面（廊道式）2、橫斷面布置置⑴平移推流式池底布?xì)猓諝鈿夤苤糜诔氐灼狡矫妫┻M(jìn)出出進(jìn)進(jìn)出單廊道雙廊道三廊道→→→→→→→→→→出進(jìn)平面BH=氣泡§3.5六六、曝氣池的類類型與構(gòu)造（續(xù)續(xù)2）⑵旋轉(zhuǎn)推流式———一側(cè)布?xì)猓ǎù┛坠埽跍\層布?xì)釮=0.8m(H=0.6~0.8m)出進(jìn)3.0~4.5m=H①2.4m=H0.8m②0.8m1.5m1.5m①底層布?xì)釮=3~4.5m§3.5六六、曝氣池的類類型與構(gòu)造（續(xù)續(xù)3）③深水中層曝氣氣H=4m可加深池子，節(jié)節(jié)約用地雙側(cè)旋流中層曝曝氣池，適用于大型曝氣氣池④深水底層（深深層）曝氣H=10m7~8m~10m=H=4m③=③B/2B/2H=4m7~8m~10m約15m§3.5六六、曝氣池的類類型與構(gòu)造（續(xù)續(xù)4）㈢完全混合式1、合建式（曝曝氣池與沉淀池池合建）進(jìn)水放空排泥出水曝氣沉淀污泥導(dǎo)流污泥回流縫§3.5六六、曝氣池的類類型與構(gòu)造（續(xù)續(xù)5）㈢完全混合式2、分建式（曝曝氣池與沉淀池池分建）VX，Se二沉池Q，SaQ+RQRQ，XR，SeQ-Qw，SeXR，Qw剩余污泥出水機(jī)械or鼓風(fēng)曝曝氣回流污泥§3.5六六、曝氣池的類類型與構(gòu)造（續(xù)續(xù)6）㈣循環(huán)混合式（（氧化溝）集傳統(tǒng)推流式,完全混合式式,延時(shí)曝氣氣法的特點(diǎn)§3.6活活性污泥法處理理系統(tǒng)的工藝設(shè)設(shè)計(jì)⑴設(shè)計(jì)的主要內(nèi)內(nèi)容：①工藝流程的選選擇。②曝氣區(qū)容積的的計(jì)算和曝氣池池工藝設(shè)計(jì)。③需氧量、供氧氧量計(jì)算，曝氣氣設(shè)備的選擇。。④回流污泥量、、剩余污泥量的的計(jì)算，回流設(shè)設(shè)備計(jì)算。⑤二次沉淀池的的設(shè)計(jì)與計(jì)算。。⑵收集原始資料料與數(shù)據(jù)。⑶確定主要參數(shù)數(shù)?！?.6活活性污泥法處理理系統(tǒng)的工藝設(shè)設(shè)計(jì)（續(xù)）⑷試驗(yàn)內(nèi)容（如如無(wú)經(jīng)驗(yàn)可借鑒鑒時(shí)）①初期吸附能力力。②負(fù)荷率與出水水BOD的關(guān)系系：Ns′=K2Se③負(fù)荷率與SVI的關(guān)系。④負(fù)荷率與污泥泥增長(zhǎng)率、需氧氧率的關(guān)系。(Y,Kd,a,b,a’,b’)⑤混合液濃度與與污泥回流比。。X/Xr=R/(1+R)⑥水溫、營(yíng)養(yǎng)、、毒物、沖擊負(fù)負(fù)荷、馴化等外外界因素的影響響。⑸處理流程的確確定——因地制制宜，技術(shù)經(jīng)濟(jì)濟(jì)比較確定。tBODSVINs§3.6一一、曝氣池（區(qū)區(qū)）容積的確定定QSaX·VNs=QSaX·NsV=基本公式Q——取最最大日平均流量量Sa——進(jìn)進(jìn)水有機(jī)物（BOD5）濃度度§3.6一一、曝氣池（區(qū)區(qū)）容積的確定定（續(xù)1）1、BOD--污泥負(fù)荷率Ns的確定定計(jì)算：Ns=K2Sef/ηη或直接采用Ns的經(jīng)驗(yàn)值注意：①推流式式：通常近似采采用完全混合式式的公式。（橋本公式：Ns=0.01295Se1.1918）②復(fù)核SVI值值（查圖圖）Fig4–7③結(jié)合污污泥齡考考慮，如如硝化菌菌的世代代期為3d，若若需進(jìn)行行硝化反應(yīng)，泥泥齡就應(yīng)應(yīng)大于3d。（（泥齡與與負(fù)荷率率的關(guān)系系）K2——P.170T.4–17（（工業(yè)廢廢水）Se＜20mg/Lf=0.75SaSa-Seη=（城市污污水K2=0.0168~0.0281）§3.6一一、曝氣氣池（區(qū)區(qū)）容積積的確定定（續(xù)2）2、混合合液濃度度X的確確定對(duì)池容V來(lái)說(shuō)，，X越大大，池容容V越小小，應(yīng)當(dāng)當(dāng)說(shuō)是經(jīng)經(jīng)濟(jì)的。。但對(duì)整整個(gè)系統(tǒng)統(tǒng)而言，，X不是是越大越越好，X不能太太大，限限制X不不能過(guò)大大的原因因有：①X↑→→氧轉(zhuǎn)移移率EA↓，而且，X↑→耗耗氧率↑↑→耗氧氧量↑，，耗氧率、、耗氧量量過(guò)高，，過(guò)大，，充氧設(shè)設(shè)備無(wú)法法滿足。。QSaX·NsV=由公式X↑→V↓§3.6一一、曝氣氣池（區(qū)區(qū)）容積積的確定定（續(xù)3）②回流污污泥濃度度XR，受二沉沉池污泥泥濃度控控制。XR=××106(mg/L)[1/SVI(ml/g)g/ml106mg/L]而SVI=100左右右XR=8000~12000mg/L考慮到二二沉池的的沉淀時(shí)時(shí)間＞30min，XR乘以系數(shù)數(shù)r。。(r=1.2)有XR=··rXR有限而X=××XR（限制了了X值））1SVI106SVIR1+R§3.6一一、曝氣氣池（區(qū)區(qū)）容積積的確定定（續(xù)4）③沉淀池池與回流流設(shè)備的的造價(jià)1°污泥泥濃度增增加，相相應(yīng)二沉沉池的負(fù)負(fù)荷加大大，必須須加大二二沉池容容積。2°若增增加回流流量來(lái)增增加污泥泥濃度，，會(huì)提高高二沉池池和回流流設(shè)備的的造價(jià)。。X二沉池QQ+RQRQ，XRQXRRQ··XR=（Q+RQ）XX=××XR=····rR1+RR1+R106SVI(R增加加,可可增加污污泥濃度度X;但但R過(guò)過(guò)大,X增加加不明顯顯,且且二沉池池的負(fù)荷荷加大,回流設(shè)備備負(fù)荷增增加)§3.6一一、曝氣氣池（區(qū)區(qū)）容積積的確定定（續(xù)5）對(duì)于分建建式R=0.5~1.0，X=··=4000mg/L（R=0.5，SVI=100，，r=1.2）合建式R=5，，X=··=10000mg/L（難達(dá)到到）實(shí)際際4000~6000mg/L基于以上上幾個(gè)原原因，X不能太太高X=4000mg/L左右（（一般2000~5000mg/L取值值）經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)據(jù)0.51+0.5106×1.210051+5106×1.2100§3.6二二、曝氣氣設(shè)備的的設(shè)計(jì)（（鼓風(fēng)曝曝氣）內(nèi)容：①布?xì)庠O(shè)設(shè)備的選選擇及其其布置。。②空氣管管路的布布置和計(jì)計(jì)算。③確定鼓鼓風(fēng)機(jī)的的規(guī)格和和臺(tái)數(shù)。?！?.6二二、曝氣氣設(shè)備的的設(shè)計(jì)（（續(xù)1））例:已知Q=10000m3/d，Sa=BOD5=300mg/LK時(shí)=1.4，Se=20mg/L設(shè)計(jì)鼓風(fēng)風(fēng)曝氣池池(穿穿孔管曝曝氣)(P.183例例4–3,微微孔曝曝氣,計(jì)計(jì)算內(nèi)內(nèi)容自看看)1、曝氣氣池⑴確定Ns公公式Ns=K2Sef/ηη==0.933，f=0.75，K2=0.0185Ns=0.0185×20×0.75/0.933=0.3KgBOD5/KgMLSS·d（Ns經(jīng)經(jīng)驗(yàn)取取值在0.2~0.5）校核污泥泥指數(shù)SVI（（P.108Fig4–7）SaSa-Seη=300300-20§3.6二二、曝氣氣設(shè)備的的設(shè)計(jì)（（續(xù)2））⑵確定XX=····r4000mg/L⑶確定曝曝氣池容容積V===2500m3R1+R106SVIR=0.5SVI=100r=1.2QSaX·Ns10000×3004000×0.3§3.6二二、曝氣氣設(shè)備的的設(shè)計(jì)（（續(xù)3））⑷確定曝曝氣池尺尺寸池深取h=2.7m（（可在3.5~4.5m內(nèi)內(nèi)）設(shè)計(jì)成兩兩組，每每組三廊廊道式，，每組池池面積F1===463m2取池寬b=4.5m，，寬深比比b/h=4.5/2.7=1.67（b/h=1~2）池長(zhǎng)L===103m長(zhǎng)寬比L/b=103/4.5=23＞10（（L/b＞10））三廊道式，每條廊廊道長(zhǎng)l==≈≈35m（超高取0.5m）Vn·h25002×2.7F1b4634.5L31033§3.6二、、曝氣設(shè)備的設(shè)計(jì)計(jì)（續(xù)4）2、曝氣系統(tǒng)⑴平均需氧量O2=a′Q平均Sr+b′VXVa′=0.53（P.113,在0.42~0.53之間）b′=0.11（b′=0.188~0.11,1/d）Q=10000m3/d（日平均流量量），Xv=X·fO2=0.53+0.11×=2310Kg/d=96.2Kg/h（去除每KgBOD5的需氧量為=0.83KgO2/去除KgBOD510000(300–20)10004000×0.75×25001000231010000(300–20)/1000§3.6二、、曝氣設(shè)備的設(shè)計(jì)計(jì)（續(xù)5）⑵最大時(shí)需氧量（（K時(shí)=1.4）O2max=a′Q平均×K時(shí)×Sr+b′′VXV代入：O2max=…=121Kg/h⑶供氣量計(jì)算（計(jì)計(jì)算空氣量）計(jì)算溫度t=30℃，Cs（20℃）=9.2mg/L，Cs（30℃）=7.6mg/LCs——飽和和溶解氧①空氣擴(kuò)散裝置選選擇，確定EA。鼓風(fēng)曝氣EA=6~12%，對(duì)穿孔管EA=6%§3.6二、、曝氣設(shè)備的設(shè)計(jì)計(jì)（續(xù)6）$$$②充氧量計(jì)算1°平均充氧量R0=R0=O2=96.2Kg/h（前已算算出）b點(diǎn)的壓力：Pb=1.013××105+9.8×2.5×103=1.258××105PaR·Csm（20℃）α（βCsm（30℃）–CL）×1.024(T-20)O2·Csm（20℃）α（βCsm（30℃）–CL）×1.024(T-20)而氧轉(zhuǎn)移量R=需氧量O2§3.6二、、曝氣設(shè)備的設(shè)計(jì)計(jì)（續(xù)7）EA=6%Ot===20%Csm（30℃）=+=+=8.33mg/LCsm（20℃）=+…=10.1mg/L取α=0.82，β=0.95，CL=1.5mg/L，T=30℃，代入可求：R0=…=152Kg/h21×(1-EA)79+21(1-EA)21×(1–0.06)79+21(1–0.06)Cs（30℃）2Pb1.013×105Ot217.621.2581.0132021Cs（20℃）2Pb1.013×105Ot21Cs（20℃）=9.2§3.6二、、曝氣設(shè)備的設(shè)計(jì)計(jì)（續(xù)8）2°最大充氧量R0（max）=O2（max）=121Kg/h從而可求：R0（max）=…=190Kg/hO2（max）·Csm（20℃）α（βCsm（30℃）–CL）×1.024(T-20)§3.6二、、曝氣設(shè)備的設(shè)計(jì)計(jì)（續(xù)9）③求Gs（供氣量量）Gs===8444m3/hGs(max)===10540m3/h若回流污泥采用空空氣提升，提升污污泥所需的空氣量量為回流污泥量的的5倍。GR=5QRQR=RQR——回流比比取R=100%計(jì)算，QR=10000m3/dGR=5×QR=50000m3/d=2080m3/h④總空氣量GST=GS+GR=10540+2080=12620m3/h0.3EAR00.3×0.061520.3EAR0(max)0.3×0.06190§3.6二、、曝氣設(shè)備的設(shè)計(jì)計(jì)（續(xù)10）⑷空氣管的計(jì)算35空氣2.50.32.2空氣①②§3.6二、、曝氣設(shè)備的設(shè)計(jì)計(jì)（續(xù)11）干管3條，每條干干管16對(duì)（32根）豎管（間距距2.2m），共共96根豎管，每每根豎管的最大供供氣量為=110m3/h2個(gè)污泥提升井，，每井供氣量=1040m3/h961054022080§3.6二、、曝氣設(shè)備的設(shè)計(jì)計(jì)（續(xù)12）①管徑的確定根據(jù)經(jīng)濟(jì)流速和空空氣量，采用P.608附錄錄2圖解法。經(jīng)濟(jì)流速干干管v=10~15m/s小支管v=4~5m/s如Q=110m3/hv=6m/s（兩點(diǎn)決定一直線線）D=80mm80mm110m3/h6m/sD(mm)Q(m3/h)v(m/s)由已知Q，v，，連線，延長(zhǎng)至D，即得直直徑?！?.6二、、曝氣設(shè)備的設(shè)計(jì)計(jì)（續(xù)13）空氣管路的風(fēng)壓損損失同水頭損失計(jì)計(jì)算相似。選一條條最長(zhǎng)的計(jì)算管路路。具體的計(jì)算內(nèi)容：：①管徑的確定P.608附錄2Q空氣量風(fēng)量已知經(jīng)濟(jì)流速干干管v=10~15m/s小支管v=4~5m/s選定一個(gè)流速管徑確定管徑（市售管徑）QD校核流速是否在經(jīng)濟(jì)流速范圍是，OK否，重選管徑管徑不一定是整數(shù)或市售管徑§3.6二、、曝氣設(shè)備的設(shè)計(jì)計(jì)（續(xù)14）②壓力損失的計(jì)算算1°沿程損失h1，按P.609附錄3，查圖圖。（水溫T=30℃，估P=(1.5+H)×9.8KPa）查圖順序：Qm3/min→Dmm→T(30℃)→P→i，hf=il如：Q=110m3/h=1.9m3/min→D=80mm→T=30℃→→P=1.5+2.5=4mH2O=4×9.8KPa→查I=0.54（9.8Kpa/1000m）（每1000m損損失0.54m））水深§3.6二、、曝氣設(shè)備的設(shè)計(jì)計(jì)（續(xù)15）2°局部損失h2可折算成當(dāng)量長(zhǎng)度度l0，按沿程損失計(jì)算算。（il0）折算公式：l0=55.5KD1.2本例風(fēng)壓損失計(jì)算算表編號(hào)管段長(zhǎng)l(m)Q(m3/h)v(m/s)D(mm)配件1~23.81106.080彎頭1，三通2，閘閥1編號(hào)l0(m)l+l0(m)i(9.8KPa/1000m)h1+h2(9.8Pa)1~29.6713.470.547.24當(dāng)量長(zhǎng)度(m)長(zhǎng)度折減系數(shù)(P.176T.4–23)管徑(m)§3.6二、、曝氣設(shè)備的設(shè)計(jì)計(jì)（續(xù)16）1~2管段l0=55.5×(0.7+2×1.33+0.25)××0.081.2=9.67m§3.6二二、曝曝氣設(shè)備的的設(shè)計(jì)（續(xù)續(xù)17）3°總壓力力損失為Hf=∑(h1+h2)+0.5(mH2O)]Hf=117.69××9.8+0.5×9.8×103=6.053Kpa取9.8KPa，即取Hf=1mH2O沿程局部布?xì)夤艿膿p損失§3.6二二、曝曝氣設(shè)備的的設(shè)計(jì)（續(xù)續(xù)18）⑸鼓風(fēng)機(jī)選選擇所需壓力P=(2.7––0.2+1.0)×9.8=3.5×9.8KPa=34.3KPa(=3.5mH2O)所需供氣量量：Gs(max)=12620m3/hGs(平均)=10530m3/hGs(min)=0.5Gs(平均)=5265m3/h根據(jù)P.609附附錄5選選擇鼓風(fēng)機(jī)機(jī)。（選擇風(fēng)機(jī)機(jī)時(shí)，注意意至少有兩兩臺(tái)以上，，有備用，，并照顧到到Gs(max)、Gs(平均)、Gs(min)不同的風(fēng)量量，靈活運(yùn)運(yùn)行。）水深曝氣支管離池底高(P.183例4–3,微微孔曝氣,計(jì)算內(nèi)內(nèi)容自看)§3.6三三、機(jī)機(jī)械曝氣設(shè)設(shè)備1、確定葉葉輪形式（（平板，泵泵型，倒傘傘型），根根據(jù)充氧能能力與動(dòng)力力效率以及及加工條件件等選擇。。（見(jiàn)附錄錄6,7,8））。2、確定葉葉輪直徑。。（根據(jù)最最大時(shí)R0(max)來(lái)選擇）例題P.191例例4––4,泵泵形葉輪輪曝氣,自自看§3.6四四、污污泥回流設(shè)設(shè)備（分建建式）按最大回流流比設(shè)計(jì)。。1、提升設(shè)設(shè)備：葉片片泵(軸流流泵)，空空氣提升器器，螺旋泵泵，潛污泵泵。2、回流量量污泥回流量量QR=RQ（（R———回流比比）回流比采用用最大回流流比。由物料平衡衡RQXR=（Q+RQ））X有R=而XR=××1.2SVI在在運(yùn)行中是是變化的，，XR亦變，R也也變，設(shè)計(jì)計(jì)時(shí)按最大大回流比。。XR-XXSVI106V,XQXRQR=RQ出水Q+RQX§3.6四四、污污泥回流設(shè)設(shè)備（續(xù)））3、空氣提提升器（在在中、小型型污水廠有有用到）==污泥→=空氣h2（提升高度度）h1（淹沒(méi)水深深）空氣量GR=(3~5)QR~8h1+h2h1≥0.5§3.6五五、二二次沉淀池池1、作用及及分類⑴泥水分離離，澄清混混合液———分離作用用⑵回收濃縮縮活性污泥泥——濃縮縮作用類型分分建式式平平流式輻流式豎流式合建式其效果好壞壞直接影響響出水水質(zhì)與回回流污泥濃濃度§3.6五五、二二次沉淀池池（續(xù)1））2、特點(diǎn)（（與初沉池池比較）⑴除分離作作用外，還還有濃縮和和暫時(shí)貯存存污泥的作作用，需增增加污泥斗斗容積。⑵屬于成層層沉淀。（（泥水界面面成層沉降降）⑶泥質(zhì)輕，，濃度高，，易產(chǎn)生異異重流。出流的單位位堰長(zhǎng)過(guò)流流量（單寬寬流量）二沉池q＜＜5~8m3/m·h初初沉池池手冊(cè)：q＜＜1.7L/m··s手手冊(cè)：q＜2.9L/m·s=10.44m3/m·h=6.12m3/m·h=250.56m3/m·d=146.8m3/m·d§3.6五五、二二次沉淀池池（續(xù)2））⑷泥水氣三三相混合體體（合建式式曝氣沉淀淀池）普通豎流式式沉淀池的的中心管下下降流速≤≤30mm/s曝氣沉淀池池導(dǎo)流區(qū)下下降流速≤≤15mm/s（氣氣水分離的的目的）⑸排泥的靜靜水壓力H≥0.9m含水率p=99.2~99.6%初初沉池p=95~97%水分重量濕污泥重量量p=××100%水分+干干固體§3.6五五、二二次沉淀池池（續(xù)3））3、設(shè)計(jì)與與計(jì)算二沉池設(shè)計(jì)計(jì)計(jì)算（方方法同初沉沉池）參數(shù)選擇不不同q———負(fù)荷荷沉淀時(shí)間流速等設(shè)計(jì)流量（（有回流污污泥RQ））進(jìn)水區(qū)，中中心管，導(dǎo)導(dǎo)流區(qū):Q+RQ沉淀區(qū):Q出水區(qū):Q污泥區(qū):RQ不同點(diǎn)§3.6五五、二二次沉淀池池（續(xù)4））⑴表面負(fù)荷荷法①沉淀池的的面積（澄澄清區(qū)）：：A=②有效水深深H=··t=q·tt——水水力停留時(shí)時(shí)間，一般般為1.0~1.5h。Qq表面負(fù)荷（（m3/m2·h）1.0~1.5最大時(shí)流量量（m3/h）———QhmaxQA§3.6五五、二二次沉淀池池（續(xù)5））③污泥斗容容積（理論論計(jì)算）XQ(1+R)QRQ，XRXV(1+R)Q，X進(jìn)水Q（出水）XRX回流剩余XRXR二沉池由：污泥量(干干)=濃度度×容積①貯泥時(shí)間2h。將2h內(nèi)產(chǎn)產(chǎn)生的污泥貯存存在污泥斗中，，污泥量為2×(1+R)Q·X②污泥斗污泥濃濃度取X與污泥泥斗排泥濃度XR的平均值(X+XR)③污泥斗的容積積為V，則有2×(1+R)Q·X=··V從而V=122X+XRX+XR4(1+R)Q·X按理論計(jì)算的污污泥斗容積過(guò)大大(約等于沉淀淀區(qū)的容積).貯泥時(shí)時(shí)間可為1h或或更短,吸刮泥泥設(shè)備污泥即來(lái)來(lái)即走,或按按構(gòu)造要求.(要保證污污泥濃縮效果,則要加大貯泥泥時(shí)間)⑵固體通量法（（在污泥濃縮池池部分講）§3.6六六、剩余污泥及及其處置剩余污泥量ΔΔXV=YQSr–KdVXV揮發(fā)性剩余污泥泥量（干重）Kg/d折算成濕污泥量量：=ΔXT=QWXRQW=or：ΔXV=QWXR·f污泥處置：1、、與初沉池污泥泥混合一并處理理。2、濃縮→消化化→干化。剩余污泥含水率率高，需濃縮后后處置。fΔXVf·XRΔXV§3.6七七、曝氣沉淀池池各部分尺寸的的控制⑧回流縫流速為為V4=30~40mm/s（以確定回流流縫寬b）回流縫順流圈長(zhǎng)長(zhǎng)L=0.4~0.6m⑨D4＞D3α=45°曝曝氣池池結(jié)構(gòu)容積系數(shù)數(shù)3~5%注意各部流量Q、Q+RQ、RQ合建式曝氣沉淀淀池的計(jì)算見(jiàn)見(jiàn)P.191例4–4，自看①D≯20m②H≯4~5m（太深易易積泥）③h1≮1m（一般在在1~2m間）④保護(hù)高h(yuǎn)4=0.8~1.2m⑤回流窗孔流速速v1=100~200mm/s⑥v2=15mm/s⑦h(yuǎn)2＞h1，V3＜V2h2-h1≥0.414B101112D/2D2/2BD1/2h2h1h4h3HD5/2D4/2D3/2v2v3v4v1α§3.7活活性污泥法處理理系統(tǒng)的運(yùn)行管管理運(yùn)行管理的重要要性存在的問(wèn)題：①社會(huì)效益與經(jīng)經(jīng)濟(jì)效益的統(tǒng)一一。②管理人員的素素質(zhì)。③儀表、自控設(shè)設(shè)備的質(zhì)量問(wèn)題題?！?.7一一、影響活性污污泥法處理效果果的主要因素1、BOD———污泥負(fù)荷荷率（Ns），，F(xiàn)/M對(duì)ΔXV，O2，SVI，η，，V等的影響。。Ns↑，與與↑↑，但出水效果果不太好，η↓↓Ns↓，池容↑↑，Ns與SVI的的關(guān)系（P.108Fig4–7）dXdtdSdtSVI高負(fù)荷一般負(fù)荷低負(fù)荷Ns2.00.50§3